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レーザーパルスが電子の超高速移動により磁化を操作する方法

レーザーパルスは、スピン転移トルク(STT)として知られるプロセスを介して電子の超高速移動を介して磁化を操作できます。これがどのように発生するかの概要を示します。

1。レーザーパルスの吸収:通常、フェムト秒からピコ秒​​範囲までの超微量レーザーパルスが磁気材料を攻撃すると、光吸収や多光子吸収などのさまざまなメカニズムを通じて材料の電子に吸収されます。この吸収は、電子温度の急速な上昇につながります。

2。高温電子生成:吸収されたレーザーエネルギーは、材料に多数の電子を励起し、高濃度の高濃度の熱電子を持つ非平衡状態を作り出します。これらの熱い電子は、材料の界面での潜在的な障壁を克服するのに十分なエネルギーを持っています。

3。スピン依存散乱:レーザーパルスによって生成される高温電子は、材料の原子の磁気モーメントとスピン依存性散乱を受ける可能性があります。具体的には、高温電子のスピンは、磁気原子の局所的なd-電子の磁気モーメントと相互作用します。

4。スピン角運動量の移動:これらのスピン依存性散乱イベント中に、熱い電子のスピン角運動量が磁気原子の局所的なd電子に伝達されます。このスピン角運動量の移動は、原子の磁気モーメントにトルクを発揮し、簡単な軸の周りに差し迫っています。

5。磁化ダイナミクス:ホット電子から局所的なDエレクトロンへのスピン角運動量の伝達は、磁気モーメントの歳差運動につながり、超高速磁化ダイナミクスを生み出します。この歳差運動の方向と振幅は、レーザーパルスの偏光、強度、および期間に依存します。

6。磁気スイッチング:レーザーパルスに十分なエネルギーと期間がある場合、磁気モーメントの歳差運動は臨界角に達し、磁化方向の反転につながる可能性があります。これは、一般的にオールオプティカルスイッチングまたはレーザー誘導磁化の反転として知られています。

7。フェムト秒タイムスケール:STT誘導磁化ダイナミクスの特性タイムスケールは、フェムト秒からピコ秒​​のオーダーにあり、超高速プロセスになります。これにより、非常に短いタイムスケールでの磁化の操作が可能になります。

全体として、レーザーパルスは、スピントランスファートルクを介してスピン角角運動量を局所磁気材料に移すことができ、超高速操作と磁化の切り替えを可能にします。これにより、磁気の基本的な側面を調査し、高速スピントロニックデバイスの開発、および磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)や超高速スピントロニックロジック回路などの進歩的な技術を調査する可能性が広がります。

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